Environmental Information System
课程编码：21A63018 学分：3.0 课程类别：专业课（必修）
计划学时：48 其中讲课：48 实验或实践：0 上机：0
适用专业：环境科学专业
推荐教材：聂庆华.地理信息系统及其在环境科学中的应用， 高教出版社, 2006
参考书目：
1.黄杏元，马劲松.地理信息系统概论（第三版）[M]，高教出版社，2008
2.李旭祥，GIS在环境科学与工程中的应用[M]，电子工业出版社，2003
3.宋小冬，钮心毅.地理信息系统实习教程（第三版）[M]，科学出版社，2013
课程的教学目的与任务
《环境信息系统》是环境科学专业的一门专业课程，它将管理科学、地理信息科学和计算机技术紧密结合在一起，对环境信息进行充分挖掘及有效管理，并可将环境信息以可视化的形式表现出来，实现环境管理的现代化。本课程旨在通过地理信息系统的基本概念、基本原理和基本方法的介绍及常见GIS软件的上机操作，使学生对GIS有一个全面的了解，学会使用GIS工具来解决环境方面的问题。
课程的基本要求
1、掌握GIS的数据结构及其相关数据获取、存储、管理和分析方法以及制图和可视化方法；
2、熟悉GIS在环境领域中的应用；
3、在实验技能方面：了解常用GIS软件的基本功能；掌握空间数据的采集、编辑方法及空间数据库的一般建库方法。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）
第一章GIS概述 建议学时：2
[教学目的与要求]了解GIS的起源、发展现状与趋势，掌握GIS的概念、结构与功能，理解环境科学中哪些问题需要使用GIS。
[教学重点与难点] GIS的功能及GIS在环境科学中的应用。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 GIS的定义
一、系统与信息系统
二、地理信息、数字地理信息与地理信息技术
三、GIS的定义
四、GIS的类型
第二节 GIS的结构与功能
一、GIS的结构
二、GIS的功能
第三节 GIS的起源、发展现状与趋势
一、GIS的起源与发展
二、GIS的未来
第四节 GIS与相关学科的关系
一、相关学科发展促进GIS的进展
二、GIS在环境科学中的作用
第五节 GIS应用及其案例
一、GIS应用领域
二、GIS应用案例
第二章 GIS空间表达基础 建议学时：4
[教学目的与要求]理解GIS的地理空间基础和GIS信息组织方式，了解GIS地理空间参照系统、地图投影和相关地图知识以及GIS数据源和环境空间采样方法，掌握域、对象空间概念模型的概念和表达方式。
[教学重点与难点]地图投影，GIS信息组织方式，域模型和对象模型的表达方式。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 GIS地理空间基础
一、环境空间要素
二、其他空间概念
第二节 GIS地图学基础
一、GIS参照系
二、地图投影
三、地图
四、地图坐标转换
第三节 GIS空间信息组织
一、几个基本概念
二、以数据为基础的信息组织
三、以关系为基础的信息组织
四、以操作系统为基础的信息组织
五、以应用体系为基础的信息组织
第四节 环境空间概念模型
一、概念模型的表达
二、域模型
三、对象模型
第五节 GIS数据源与环境空间采样
一、GIS数据源
二、GIS空间采样
第三章 矢量数据 建议学时：4
[教学目的与要求]了解各种类型的矢量数据模型及其数据结构，掌握拓扑关系的概念及其在矢量数据结构中的表达，理解地图数字化的基本操作步骤及数字化方式的选择。
[教学重点与难点]拓扑关系及其在矢量数据结构中的表达。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 矢量数据模型
一、矢量数据模型及其类型
二、矢量拓扑关系的表示
三、栅格数据矢量化
四、矢量数据模型评述
第二节 矢量数据获取：地图数字化
一、地图矢量数字化
二、地图数字化方法
三、数字地图编辑和质量保证
第三节 弧线简化、平滑与求交算法
一、弧线简化与平滑
二、弧线求交
第四节 GPS：一种全新的矢量数据源
一、GPS概述
二、GPS定位原理
三、GPS定位中需要考虑的问题
第四章 地理数据库 建议学时：4
[教学目的与要求]理解地理数据库中，空间数据和属性数据的联系方式，掌握地理数据库的设计过程。
[教学重点与难点]关系数据库模型，地理数据库设计。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 数据库基础
一、数据库概述
二、数据库管理模型
三、数据库性质
第二节 建造地理数据库
一、地理空间数据组织
二、地理数据库设计
三、属性数据录入与查询
第三节 结构化查询语言
一、SQL概述
二、SQL基本语法
三、SQL空间数据扩充
第五章 空间分析 建议学时：6
[教学目的与要求]理解空间分析相关的基本概念、分析步骤，掌握空间几何分析、网络分析、叠加分析、空间查询与索引的基本原理及其在环境科学中的应用。
[教学重点与难点]网络分析、空间叠加分析。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 空间分析概述
一、空间分析的定义与内容
二、空间分析的类型与步骤
三、空间模式分析与模拟
第二节 空间几何分析
一、环境空间度量
二、环境空间位置匹配
第三节 网络分析
一、网线分析基础
二、网线分析应用
第四节 空间叠加分析
一、单要素空间叠加分析
二、缓冲区分析与邻域分析
三、多要素空间分析
第五节 空间查询与空间索引
一、空间查询
二、空间索引
第六章 栅格数据 建议学时：6
[教学目的与要求]了解栅格数据的基本概念，掌握栅格数据的压缩编码方式，理解地图代数运算方法及其应用。
[教学重点与难点]栅格数据的行程编码和四叉树编码方法。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 栅格数据模型
一、栅格数据模型要素
二、栅格数据输入与压缩编码
三、四叉树编码及其应用
四、栅格化
第二节 栅格数据分析
一、地图代数运算
二、栅格地图叠加
第三节 空间自相关与自回归分析
一、空间自相关
二、空间回归模型
第七章 TIN模型与表面分析 建议学时：6
[教学目的与要求]理解空间差值方法的基本原理，掌握TIN模型及其数据结构、DEM模型及其应用。
[教学重点与难点] TIN模型及其数据结构，DEM模型及其应用。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 TIN模型
一、TIN模型概述
二、创建TIN模型
三、TIN数据结构
四、TIN评述
第二节 数字地面模型与表面分析
一、数字地面模型
二、DEM应用
第三节 空间差值
一、空间插值概述
二、主要空间插值方法
三、确认空间插值有效性
第八章 空间数据挖掘与决策支持 建议学时：4
[教学目的与要求]理解空间数据挖掘的基本概念与原理，掌握空间决策支持系统的概念与原理、空间决策模型和智能空间决策。
[教学重点与难点]空间决策模型。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 空间数据挖掘
一、数据挖掘概述
二、数据挖掘中的数据处理
三、数据挖掘技术
四、空间数据挖掘
五、空间数据挖掘与空间决策支持
第二节 空间决策支持系统
一、决策支持系统
二、空间决策支持系统
第三节 环境空间决策模型及其发展
一、空间决策模型类型
二、时间过程模拟与动态空间决策
三、人工智能与空间决策支持集成
第十章 地理信息输出与环境虚拟 建议学时：4
[教学目的与要求]了解虚拟技术的概念与原理，掌握地图制图的方法。
[教学重点与难点]专题图的制作
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 地理信息输出
一、地理信息输出方式
二、地理制图
第二节 虚拟地理环境
一、虚拟现实
二、虚拟环境的实现
第十一章 地理信息标准 , ; 建议学时：4
[教学目的与要求]了解元数据及其标准，掌握空间数据质量的描述方法，理解空间数据误差及空间不确定性
[教学重点与难点]空间数据质量描述，空间误差。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 元数据
一、元数据基本概念
二、元数据标准
三、元数据工具与创建
第二节 空间数据质量
一、空间数据质量概念
二、空间数据质量描述
三、空间数据误差与误差分析
第三节 空间不确定性分析
一、空间不确定性
二、数据不确定性
三、规则不确定性
四、控制与管理空间不确定性
第四节 Open GIS
一、Open GIS概述
二、开放的地理数据互操作规范
第五节 GIS标准
一、GIS标准概述
二、ISO/TC211地理信息标准
第十二章 GIS应用与开发 建议学时：4
[教学目的与要求]掌握GIS操作应用的一般步骤，了解GIS系统开发的基本原理和过程。
[教学重点与难点] GIS操作应用及案例。
[授 课 方 法]课堂讲授为主，课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 GIS的操作性应用
一、GIS工具选择
二、GIS操作步骤与应用领域
三、应用实例
第二节 GIS项目规划和实现管理
一、实现GIS项目的一般策略
二、GIS战略规划（需求分析）
三、GIS应用系统的设计
四、GIS应用系统的实现和管理
五、GIS应用系统的开发方法
撰稿人：李合莲 审核人： 国伟林
